旋挖鉆機(jī)變幅機(jī)構(gòu)的自動(dòng)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、多功能旋挖鉆機(jī)是一種用于基礎(chǔ)工程中成孔作業(yè)的現(xiàn)代大型機(jī)械裝備，在樁徑大、鉆孔深的灌注樁施工要求下具有明顯的性能優(yōu)勢(shì)。為保證成孔質(zhì)量，提高施工效率，縮短不必要的手動(dòng)變幅時(shí)間，本文提出自動(dòng)變幅功能要求和設(shè)計(jì)方法，并對(duì)鉆桅和動(dòng)臂實(shí)時(shí)姿態(tài)的自動(dòng)檢測(cè)、控制、修正過(guò)程進(jìn)行研究。
　　本文運(yùn)用達(dá)朗貝爾原理和拉格朗日方程對(duì)旋挖鉆機(jī)變幅過(guò)程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，通過(guò)MATLAB搭建動(dòng)力學(xué)模型，求解得到變幅過(guò)程中機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)和負(fù)載變化情況，為控制系統(tǒng)分析奠定基

2、礎(chǔ)。為保證自動(dòng)變幅時(shí)液壓缸動(dòng)作的協(xié)調(diào)性，液壓系統(tǒng)選用LS控制系統(tǒng)，通過(guò)AMESim建立仿真模型，得到不同參數(shù)下的系統(tǒng)壓力變化和液壓缸響應(yīng)速度情況，為研究系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)性提供了理論依據(jù)。設(shè)計(jì)出以機(jī)構(gòu)的目標(biāo)姿態(tài)（動(dòng)臂轉(zhuǎn)角β、鉆桅傾角(ζ)）為輸入量，實(shí)時(shí)姿態(tài)為輸出量的兩個(gè)閉環(huán)反饋的電液比例控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)各個(gè)控制環(huán)節(jié)分析并結(jié)合動(dòng)力學(xué)與液壓模型仿真結(jié)果，搭建控制系統(tǒng)模型，并加入模糊PID控制器。通過(guò)仿真發(fā)現(xiàn)，加入模糊PID控制器后，系統(tǒng)前期

3、響應(yīng)較快，后期穩(wěn)態(tài)誤差更小，調(diào)節(jié)過(guò)程更加靈活。為保證已經(jīng)確定的控制方案能夠?qū)崿F(xiàn)，設(shè)計(jì)滿足控制要求的硬件電路并編寫(xiě)完善的自動(dòng)變幅控制流程。最后，在SWDM-28型旋挖鉆機(jī)上完成手動(dòng)變幅實(shí)驗(yàn)，通過(guò)液壓缸載荷曲線驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)模型的正確性，通過(guò)速度和控制電流曲線驗(yàn)證液壓模型的正確性;通過(guò)鉆桅自動(dòng)調(diào)垂實(shí)驗(yàn)，改變控制系統(tǒng)PID參數(shù)，驗(yàn)證模糊PID控制方法的合理性;通過(guò)控制器功能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，有效驗(yàn)證軟硬件設(shè)計(jì)的可行性。搭建了旋挖鉆機(jī)變幅系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型、液